WO1998034036A1 - Kugelgelenk - Google Patents

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ball
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sliding fabric
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Jürgen RABE
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Sachsenring Automobiltechnik Ag
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C11/00Pivots; Pivotal connections
    • F16C11/04Pivotal connections
    • F16C11/06Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints
    • F16C11/0619Ball-joints; Other joints having more than one degree of angular freedom, i.e. universal joints the female part comprising a blind socket receiving the male part
    • F16C11/0623Construction or details of the socket member
    • F16C11/0628Construction or details of the socket member with linings
    • F16C11/0633Construction or details of the socket member with linings the linings being made of plastics
    • F16C11/0638Construction or details of the socket member with linings the linings being made of plastics characterised by geometrical details
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/20Sliding surface consisting mainly of plastics
    • F16C33/201Composition of the plastic

Definitions

  • the present invention relates to a ball joint according to the preamble of claim 1.
  • the sliding fabric consists of fibers made of plastic with low friction, for example polytetrafluoroethylene.
  • the fiber material is surrounded by the plastic bearing shell and is inserted into the recess in the ball joint housing.
  • the fibrous sliding fabric is relatively strongly compressed under pressure.
  • the ball is therefore not very rigidly mounted in the ball joint housing and can give way particularly when subjected to greater pressure.
  • the object of the present invention is to develop a ball-and-socket joint of the type mentioned so that the ball-and-socket joint can withstand a high pressure load without giving in in the pressure direction, in order to avoid an inadmissible play.
  • the invention has the particular advantage that the sliding fabric is firmly anchored in the bearing shell on the one hand so that it cannot slip. Nevertheless, the very smooth internal surfaces of the sliding fabric lie directly on the ball and ensure a good sliding bearing even under high pressure loads, especially since the material of the bearing shell penetrating the sliding fabric also acts as a further support and sliding surface.
  • Fig. 1 shows a ball joint according to the invention of the
  • Fig. 2 is a view according to section I-I of Fig. 1 and Fig. 3 shows a ball joint of another embodiment of the
  • a ball joint designates a ball joint according to the invention. It has a ball joint housing 2 with a recess 3 into which a ball 4 of a ball pin 5 is inserted.
  • the ball 4 is surrounded by a sliding fabric 6.
  • This sliding fabric 6 is chosen to be permeable in such a way that when material is injected for a bearing shell 7 through a sprue 8 in the ball joint housing 2, the injected material penetrates the sliding fabric 6 and reaches up to the ball 4.
  • the sliding fabric 6 is very firmly anchored in the bearing shell 7, so that it cannot slip or move under load. Nor can it be compressed under pressure, since the material of the bearing shell 7 reaches as far as the ball 4 and additionally acts as a support and sliding surface.
  • the sliding fabric 6 is designed as a network 6a.
  • This network 6a is designed in such a way that outer threads 6.1 running in one direction and inner threads 6.2 running in the crossing direction are arranged in two adjacent planes and the threads 6.1 and 6.2 are integrally connected to one another at the crossing points 6.3.
  • the network 6a is further designed so that it encloses the ball 4 relatively tight.
  • the inner threads 6.2 are preferably at least partially, but preferably completely, pretensioned against the ball 4.
  • the ball 4 provided with the net 6a is inserted through a correspondingly large opening 2.1 of the ball joint housing 2 into its recess 3.
  • the inwardly crimped upper edge region 2.2 of the ball joint housing 2 overlaps the net 6a and the ball 4 and lies against a tool part 9.
  • the recess 3 is dimensioned so that first the sliding fabric 6 or mesh 6a and then the ball 4 can be used.
  • the recess 3 is designed so that the outer threads 6.1 rest against the inner wall 3.1 of the recess 3 in whole or in part, so that the ball 4 is fixed in the correct position.
  • the material for forming the bearing shell 7 is injected, it is distributed over the net 6a and penetrates up to the spherical surface 4.1.
  • the outer threads 6.1 as long as they do not rest against the inner wall 3.1, are completely molded in.
  • the inner threads 6.2 are also reshaped, but the area lying against the spherical surface 4.1 remains free and thus serves to slide the spherical surface 4
  • the ball pin 5 with the ball 4 and net 6a is fixed in position from the outside by a suitable device.
  • the position can be fixed, for example, by a molding tool 9 necessary for injecting the bearing shell material.
  • the opening 2.1 is so large that the ball 4 can be used together with the network 6a.
  • the upper edge region 2.2 is then flanged inwards.
  • the ball 4 is centered in the recess 3 with the net 6a and fixed in the correct position, possibly with a slight prestress.
  • 6.3 in turn denotes the crossing points between the outer and inner threads 6.1, 6.2.
  • the bearing shell 7 is then produced in the manner already described. The injection can take place through the lower sprue 8 and / or one or more lateral sprue 10.
  • the marginal edge 2.3 is flanged inwards to such an extent that it bears against the bearing shell 7.
  • the mesh 6a or the sliding fabric 6 and the bearing shell 7 advantageously consist of a linear or crosslinked elastomer, in particular of polyurethane, polyethylene, polytetrafluorocarbon, such as polytetrafluoroethylene, polyamide, polyimide or a mixture of at least two of these materials.
  • the materials provided for the sliding fabric 6 or the mesh 6a have a low coefficient of friction, preferably in the range from 0.05 to 0.4.
  • the sliding fabric 6 can also be designed as a textile fabric with smaller fabric openings if the plastic material used for the bearing shell 7 to be produced is correspondingly thin.

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Abstract

Ein Kugelgelenk (1), bestehend aus einem Kugelgelenkgehäuse (2) mit in einer Aussparung (3) desselben vorgesehenen Lagerschale (7) soll so verbessert werden, daß das Kugelgelenk (1) eine hohe Druckbelastung aushält, ohne in Druckrichtung nachzugeben. Dies wird dadurch erreicht, daß ein Gleitgewebe (6) vom Material der Lagerschale (7) durchdrungen ist und dieses Material an den vom Gleitgewebe (6) frei gelassenen Stellen bis an die Kugel (4) heranreicht und an dieser anliegt.

Description

Kugelgelenk
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Kugelgelenk gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Ein derartiges Kugelgelenk ist aus der DE 43 21 595 C2 bekannt . Das Gleitgewebe besteht dort aus Fasern aus Kunststoff mit niedriger Reibung, beispielsweise aus Poly- tetrafluorethylen. Das Fasermaterial ist von der Kunststoff- lagerschale umgeben und wird mit dieser in die Aussparung des Kugelgelenkgehäuses eingebracht . Hierdurch wird bei Druckbelastung das faserige Gleitgewebe relativ stark zusammengedrückt . Die Kugel ist daher nicht sehr starr im Kugelgelenkgehäuse gelagert und kann besonders bei größerer Druckbelastung stark nachgeben.
Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Kugelgelenk der genannten Art so weiterzubilden, daß das Kugelgelenk eine hohe Druckbelastung aushält, ohne in Druckrichtung nachzugeben, um zu vermeiden, daß ein unzulässiges Spiel entsteht.
Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs Die Erfindung weist insbesondere den Vorteil auf, daß das Gleitgewebe einerseits in der Lagerschale fest verankert ist, so daß es nicht verrutschen kann. Dennoch liegen die sehr gut gleitfähigen Innenflächen des Gleitgewebes direkt an der Kugel an und stellen eine gute Gleitlagerung auch bei hoher Druckbelastung sicher, zumal zusätzlich das das Gleitgewebe durchdringende Material der Lagerschale als weitere Stütz- und Gleitfläche wirkt.
Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend anhand der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Kugelgelenk gemäß der Erfindung von der
Seite gesehen im Schnitt, Fig. 2 eine Ansicht gemäß dem Schnitt I-I der Fig. 1 und Fig. 3 ein Kugelgelenk anderer Ausführung von der
Seite gesehen im Schnitt .
Mit 1 ist ein Kugelgelenk gemäß der Erfindung bezeichnet . Es besitzt ein Kugelgelenkgehäuse 2 mit einer Aussparung 3, in die eine Kugel 4 eines Kugelzapfens 5 eingesetzt ist. Die Kugel 4 ist mit einem Gleitgewebe 6 umgeben. Dieses Gleitgewebe 6 ist derart durchlässig gewählt, daß beim Einspritzen von Material für eine Lagerschale 7 durch eine Angußstelle 8 im Kugelgelenkgehäuse 2 das eingespritzte Material das Gleitgewebe 6 durchdringt und bis an die Kugel 4 heranreicht . Hierdurch ist das Gleitgewebe 6 sehr fest in der Lagerschale 7 verankert, so daß es bei Belastung nicht verrutschen oder verschoben werden kann. Ebensowenig kann es bei Druckbelastung zusammengedrückt werden, da das Material der Lagerschale 7 bis an die Kugel 4 heranreicht und zusätzlich als Stütze und Gleitfläche wirkt.
Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. 1 bis 3 ist das Gleitgewebe 6 als Netz 6a ausgebildet. Dieses Netz 6a ist derart gestaltet, daß in einer Richtung verlaufende Außenfäden 6.1 und in der sich kreuzenden Richtung verlaufende Innenfäden 6.2 in zwei benachbarten Ebenen angeordnet sind und die Fäden 6.1 und 6.2 an den Kreuzungsstellen 6.3 Stoffschlüssig miteinander verbunden sind.
Das Netz 6a ist weiterhin so ausgebildet, daß es die Kugel 4 relativ fest umschließt. Dabei liegen bevorzugt die Innenfäden 6.2 zumindest teilweise, vorzugsweise jedoch ganz, unter Vorspannung an der Kugel 4 an. Die mit dem Netz 6a versehene Kugel 4 wird durch eine entsprechend große Öffnung 2.1 des Kugelgelenkgehäuses 2 in deren Aussparung 3 eingesetzt .
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2 übergreift der nach innen gebördelte obere Randbereich 2.2 des Kugel- gelenkgehäuses 2 das Netz 6a und die Kugel 4 und liegt an einem Werkzeugteil 9 an.
Die Aussparung 3 ist so bemessen, daß zunächst das Gleitgewebe 6 bzw. Netz 6a und anschließend die Kugel 4 eingesetzt werden können. Die Aussparung 3 ist so ausgebildet, daß die Außenfäden 6.1 an der Innenwand 3.1 der Aussparung 3 ganz oder teilweise anliegen, so daß die Kugel 4 in der richtigen Lage fixiert ist . Beim Einspritzen des Materials zur Bildung der Lagerschale 7 verteilt sich dieses über das Netz 6a und dringt bis zur Kugeloberfläche 4.1 vor. Dabei werden die Außenfäden 6.1, soweit sie nicht an der Innenwand 3.1 anliegen, vollkommen eingeformt. Die Innenfäden 6.2 werden ebenfalls umformt, jedoch bleibt der an der Kugeloberfläche 4.1 anliegende Bereich frei und dient so zur Gleitlagerung der Kugel 4.
Falls das Netz 6a die Innenwand 3.1 nicht berührt und ein Hohlraum zwischen beiden Teilen und dabei auch zwischen der Innenwand 3.1 und der Kugel 4 gebildet ist, wird der Kugelzapfen 5 mit Kugel 4 und Netz 6a von außen durch eine geeignete Vorrichtung lagefixiert. Die Lagefixierung kann beispielsweise durch ein zum Einspritzen des Lagerschalenmaterials notwendiges Formteilwerkzeug 9 erfolgen.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist die Öffnung 2.1 so groß, daß die Kugel 4 mit dem Netz 6a gemeinsam eingesetzt werden kann. Anschließend wird der obere Randbereich 2.2 nach innen gebördelt. Hierbei wird die Kugel 4 mit dem Netz 6a in der Aussparung 3 zentriert und lagerichtig, gegebenenfalls unter leichter Vorspannung, fixiert. Mit 6.3 sind wiederum die Kreuzungsstellen zwischen den Außen- und Innenfäden 6.1, 6.2 bezeichnet. Anschließend erfolgt die Herstellung der Lagerschale 7 in der bereits beschriebenen Weise. Das Einspritzen kann durch die untere Angußstelle 8 und/oder eine oder mehrere seitliche Angußstellen 10 erfolgen. Die Randkante 2.3 wird soweit nach innen gebördelt, daß sie an der Lagerschale 7 anliegt .
Das Netz 6a bzw. das Gleitgewebe 6 und die Lagerschale 7 bestehen vorteilhaft aus einem linearem oder vernetzten Elastomer, insbesondere aus Polyurethan, Polyethylen, Polytetrafluorkohlenstoff, wie Polytetrafluorethylen, Polyamid, Polyimid oder aus einer Mischung von wenigstens zwei dieser Materialien.
Die für das Gleitgewebe 6 bzw. das Netz 6a vorgesehenen Materialien besitzen einen geringen Reibungskoeffizienten bevorzugt im Bereich von 0,05 bis 0,4.
Das Gleitgewebe 6 kann außer der dargestellten Netzform auch als textiles Gewebe mit kleineren Gewebeöffnungen ausgebildet sein, falls das für die herzustellende Lagerschale 7 verwendete Kunststoffmaterial entsprechend dünnflüssig ist.

Claims

Patentansprüche
1. Kugelgelenk, bestehend aus einem Kugelgelenkgehäuse mit in einer Aussparung desselben vorgesehenen Lagerschale aus Kunststoff, in der die Kugel eines Kugelzapfens gelagert ist, sowie mit einem an der Lagerschale innen vorgesehenen, an der Kugel anliegenden Gleitgewebe, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitgewebe (6) vom Material der Lagerschale (7) durchdrungen ist und dieses Material an den vom Gleitgewebe (6) frei gelassenen Stellen bis an die Kugel (4) heranreicht und an dieser anliegt.
2. Kugelgelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitgewebe (6) aus einem Netz (6a) aus Kunststoff mit geringem Reibungskoeffizienten in die Lagerschale (7) eingeformt ist, daß das Netz (6a) aus in zwei Ebenen sich kreuzenden Außenfäden (6.1) und Innenfäden (6.2) besteht und die sich kreuzenden Außenfäden (6.1) und Innenfäden (6.2) an ihren Kreuzungsstellen (6.3) miteinander Stoffschlüssig verbunden sind, und daß die Innenfäden (6.2) innen frei liegen und an der Kugel (4) anliegen.
3. Kugelgelenk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale (7) aus einem über wenigstens eine Angußstelle (8) im Kugelgelenkgehäuse (2) in die Aussparung (3) eingespritzten und das Netz (6a) bzw. Gleitgewebe (6) umgebenden Kunststoff mit geringem Reibungskoeffizienten besteht.
4. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3 , dadurch gekennzeichnet, daß das Netz (6a) bzw. das Gleitgewebe (6) aus einem lineraren oder vernetzten Elastomer besteht.
5. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Netz (6a) bzw. das Gleitgewebe (6) aus einem Kunststoff aus oder auf der Basis von Polyurethan, Polyethylen, Polytetrafluorethylen, Polyamid, Polyimid oder einer Mischung aus wenigstens zwei dieser Materialien besteht .
6. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale (7) aus einem lineraren oder vernetzten Elastomer besteht.
7. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6 , dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschale (7) aus Kunststoff aus oder auf der Basis von Polyurethan, Polyethylen, Polytetrafluorethylen, Polyamid, Polyimid oder einer Mischung aus wenigstens zwei dieser Materialien besteht.
8. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (2.1) der Aussparung (3) des Kugelgelenkgehäuses (2) zunächst etwa die Größe der Kugel
(4) mit aufgebrachtem Netz (6a) bzw. Gleitgewebe (6) besitzt und der überstehende obere Randbereich (2.2) des Kugelgelenkgehäuses (2) nach innen gebördelt ist.
9. Kugelgelenk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der nach innen gebördelte obere Randbereich (2.2) an einem Werkzeugteil (9) anliegt.
10. Kugelgelenk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Randkante (2.3) des oberen, nach innen gebördelten Randbereiches (2.2) an der Lagerschale (7) anliegt.
11. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfäden (6.1) des Netzes (6a) an der Innenwand (3.1) der an die Kugel (4) mit dem
Netz (6a) angepaßten Aussparung (3) des Kugelgelenkgehäuses (2) zumindest teilweise derart anliegen, daß sie die Kugel (4) lagerichtig zentrieren.
12. Kugelgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibungskoeffizient des Gleitgewebes (6) bzw. des Netzes (6a) im Bereich von 0,05 bis 0,4 liegt.
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